삼원촉매(TWC) 역할과 구조

삼원촉매(TWC: Three Way Catalytic Converter)는 검사원이나 정비사들에게 배기가스를 정화하는 장치로서  대기 오염을 방지하는데 큰 역할을 한다는 정도로 대부분 알고 있을 듯 싶다.

이번 글에서는 삼원촉매의 역할을 먼저 소개하고 이어서 삼원촉매 장치 그 이면에 숨어있는 배기가스 제어 테크닉(Emission Control Technics) 계통에 대한 내용을 자세히 설명한다. 이 내용을 설명 하다 보면 산소센서의 역할과 구조, 후처리 기술도 좀 더 구체적으로 알 수 있으며 향후 신기술의 방향과 이에 대응하는 자동차의 기술 흐름도 예상할 수 있을 것이다

●촉매반응(catalytic reaction)

촉매(catalyst)란 그 자신은 변화하지 않으면서 다른 물질의 화학반응을 촉진시켜 주는 물질을 말한다. 자동차에서 촉매기란 배기가스중의 유해물질을 산화(oxidation) 또는 환원(reduction) 반응을 통해 무해한 물질로 변환시켜주는 장치를 말한다. 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)는 산화 반응해 이산화탄소(CO₂)와 수증기(H₂O)로 변환된다. 그리고 질소산화물(NOX)은 환원 반응해 질소(N₂)와 산소(0₂)로 분리되고 분리된 산소(0₂)는 다시 일산화탄소(CO)와 반응해 이산화탄소(CO₂)가 된다. 이렇게 되는 것은 일산화탄소와 탄화수소, 산화질소 모두의 분자 화합이 촉매 속에서 매우 약해져서 각 원자가 분리되면서 재 화합을 하게 되는 것이며 이것은 일부 귀금속의 촉매 역할에 의해 가능해진 것이다. 이것을 이용해 만들어진 것이 삼원촉매 장치이며 이것을 가능하게 제어하는 것이 산소센서라고 할 수 있다.